miR-146在支气管哮喘发生发展中的研究进展

何桂媛 李文新 王莉 曾凡军

三峡大学第一临床医学院，宜昌市中心人民医院呼吸内科（湖北宜昌 443003）

支气管哮喘是一种由嗜酸性粒细胞、肥大细胞、T淋巴细胞、中性粒细胞、气道上皮细胞等多种细胞和细胞因子参与的支气管慢性炎症性疾病，临床上主要表现为喘息、气促、胸闷、咳嗽等症状，常伴有气道高反应，并受环境刺激和遗传因素的影响［1］。据统计，全世界超过3亿人在给予激素、β2受体激动剂、白三烯调节剂等药物积极治疗后仍遭受支气管哮喘的困扰，因此寻求一种有效的治疗方法迫在眉睫［2］。小分子RNA（microRNA，miRNA）是一种内源性的、长约22个核苷酸的非编码RNA，在人体心脏、肺、肾脏、肝脏、骨骼等所有器官组织中均有表达，可调节细胞生长，组织分化，因而在生命发育、疾病发生发展中有重要的作用。近年来，随着对miRNA认识的不断加深，miRNA在支气管哮喘发病过程中的作用越来越受到人们的重视［3］。有研究表明，miR-146为哮喘患者肺组织中表达最明显的一类miRNA，并在哮喘的发展过程中存在异常表达，通过介导miR-146的表达可能对哮喘起着重要调节作用［4］。本文就miR-146在支气管哮喘发生、发展中的研究进展进行归纳总结。

1 miR-146的简介

miRNA是一种内源性非编码RNA，成熟的miRNA与RNA诱导的沉默复合体结合，并与信使RNA（Messenger RNA，mRNA）的3′非翻译区结合抑制或促进mRNA转录、翻译及蛋白表达，发挥其生物学功能。miR-146家族包括miR-146a和miR-146b两个成员，它们的编码基因分别位于人类5q34和10q24染色体。成熟的miR-146分子具有高度的保守性，仅存在3′末端两个核苷酸位点的差异，而且miR-146家族各成员之间具有相同种子区域，所以它们调控的靶基因也往往相同［5-6］。miR-146广泛参与了人体生理活动及各种疾病的发生发展，如心血管疾病、肿瘤、免疫系统疾病等。miR-146最先是在小鼠肾组织中被识别，可抑制细胞纤维化和炎症信号通路，而后发现其在人肺组织中同样存在特异性表达［7］。由此合理推测miR-146可能通过抑制炎症反应对哮喘发挥重要保护作用。

2 miR-146与哮喘

慢性炎症、气道重塑和气道高反应性是支气管哮喘发生的主要机制，其中慢性气道炎症又会加速后两者的发展，所以控制慢性炎症尤为重要。KUTTY等［8］利用促炎症细胞因子作用于人视网膜色素上皮细胞的培养引起炎症反应的发生，通过荧光定量分析RNA含量发现miR-146a上调极大依赖于白细胞介素-1β（interleukins-1β，IL-1β），而miR-146b则依赖干扰素-γ（interferon-γ，IFN-γ）。这些实验证明，miR-146家庭成员可能起到调解免疫和炎症反应的作用。

2.1 miR-146在气道慢性炎症中的作用Toll样受体（tolllike receptor，TRL）是一类参与非特异性免疫的重要蛋白质分子，在内皮细胞、巨噬细胞、树突状细胞和上皮细胞等细胞表面都有表达［9］。TLR介导的信号传导主要有以下两种效应：（1）通过表达和分泌多种促炎症细胞因子例如IL-6、IL-12、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）等，产生炎症反应并促进抗原提呈。（2）经过活化的辅助性T细胞1（helper T cell-2，Th1）和Th2，启动特异性免疫应答反应。因此，TLR是机体抵抗感染性疾病的第一道屏障［10］。TRL4可以识别革兰阴性菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS），而LPS作为致病的内毒素，可激活TRL并形成TLR复合物，复合物通过与IRAK1（IL-1 receptor activated kinase-1）和TRAF6（TNF receptor associated factor 6）因子结合后，激活NF-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信号通路及其下游的各种炎症因子、细胞凋亡因子及抗细胞凋亡分子，诱发炎症瀑布效应。同时NF-κB能够与miR-146a启动子区域结合调控其转录，而miR-146a又可靶向结合IRAK1和TRAF6的mRNA3′UTR端，下调两者的翻译水平，形成负反馈调节环路，进而阻断TRL相关信号通路，最终下调炎症反应水平［11-13］。COMER等［14］通过比较哮喘和非哮喘受试者人气道平滑肌细胞（human airway smooth muscle cells，hASMCs）中的miR-146和相关炎症因子发现miR-146a和miR-146b在哮喘受试者hASMCs中的表达明显高于对照组（P＜0.05），另一方面，该研究组又利用转染miR-146a和miR-146b的方式来调控下游L-1β、TNF-α和 IFN-γ的表达，结果显示miR-146a可以减少以上3种因子的表达，而miR-146b却没有明显的抑制作用。这些结果表明提高miR-146在哮喘肺组织中的表达特别是miR-146a的表达，能够控制哮喘炎症的进一步发展。

此外，还有研究发现当敲除小鼠miR-146a基因后B细胞数量整体偏低。而当miR-146a过度表达又会引起小鼠自发性免疫紊乱淋巴细胞增殖综合征，说明miR-146a可能是调节B细胞功能的“开关”［15］。LI等［16］研究发现，与对照组相比miR-146a、B细胞在哮喘小鼠中的表达水平明显升高。miR-146a可能在支气管哮喘的体液免疫中起着重要的作用，因此miR-146不仅可以通过负性调节TRL抑制炎症外，还有可能作用于机体特异性免疫来达到抗炎作用。但由于目前对miR-146a与B细胞之间的关系相互作用机尚不明确，还需大量的研究进一步验证。

2.2 miR-146在气道重塑中的作用气道重塑是支气管哮喘发生中的一个重要因素，并与哮喘严重程度相关，表现为支气管平滑肌细胞（bronchial smooth muscle cells，BSMCs）异常增殖［17］。大量研究发现表皮生长因子受体（epithelial growth factor receptor，EGFR）广泛分布在哺乳动物内皮细胞、上皮细胞、成纤维细胞、胶质细胞、角质细胞等细胞表面。存在于人体或动物体内的表皮生长因子（Epidermal growth factor，EGF）与配体结合后可迅速形成多种二聚体，激活EGFR自身酪氨酸酶活性，将不同的细胞外刺激传入胞内，使数个酪氨酸位点发生磷酸化。启动细胞核内的有关基因，不断促进细胞分裂增殖，所以EGFR、EGF在细胞的生长、增殖和分化等生理过程中发挥重要的作用［18］。研究发现miR-146a可与EGF竞争性结合胞内的配体区，通过抑制EGFR酪氨酸酶活性，达到抑制前列腺癌细胞的增殖［19］。因此miR-146a与EGFR、EGF之间有密切的关系。当发生哮喘时miR-146a大量表达并负反馈抑制NF-κB信号通路，导致下游EGFR和EGFR磷酸化的表达减少，以及降低ERK（extracellular regulated protein kinases）和 STAT3（signal transducer and activator of transcription 3）磷酸化的水平从而抑制BSMCs增殖。同时miR-146a增加半胱天冬酶3/7活性并降低bcl-2（B-cell lymphoma-2）的表达，其原因可能是半胱天冬酶属于富含半胱氨酸的蛋白水解酶家族，其中半胱天冬酶-3是细胞凋亡的关键蛋白酶，一旦被激活即发生下游酶级联反应包括bcl-2，导致细胞产生不可逆转的凋亡。而miR-146a能作用于半胱天冬酶3/7并促进BSMCs的凋亡［20-21］。既往研究表明在炎症诱导下，支气管哮喘患者BSMCs比正常人分泌更多的细胞因子，包括趋化因子配体10和趋化因子配体1。这些细胞因子促进大量的肥大细胞聚集，当过敏原刺激肥大细胞时产生脱颗粒反应，引起组织内速发型过敏反应的同时也会促进平滑肌增生，进一步加剧哮喘反应，这表明哮喘患者除了在激活通路的作用下导致平滑肌不断增生，其自身也会加重气道重塑［22］。上述足以证明miR-146a不仅可以抑制炎症诱导的支气管内皮细胞增长，而且还能促进增生细胞凋亡，达到控制甚至逆转支气管哮喘气道重塑的作用。

2.3 miR-146在气道高反应中的作用气道高反应性（airway hyperresponsiveness，AHR）是气道对各种刺激因子表现出过强或过早的收缩反应，其特点是支气管平滑肌痉挛引起间歇性的气流阻塞，这也是哮喘的一个重要临床特征［23］。一氧化氮（nitric oxide，NO）是一种具有多重生物效应的气体分子，主要由一氧化氮合酶1（nitric oxide synthase 1，NOS1）诱导产生，且对哮喘的调节具有双重作用［24］。NOS1有神经元型、诱导型及内皮型三种类型。神经元型NOS1主要存在于非肾上腺素非胆碱能（nonadrenergic noncholinergic，NANC）神经中，炎症催化产生的NO通过NANC神经（可分泌舒张支气管平滑肌、血管平滑肌的递质）系统，达到减轻急性哮喘的作用［25］。而诱导型NOS1主要表达于气道上皮细胞、肥大细胞、肺巨噬细胞、成纤维细胞中，其激活主要通过与NK-κB、肌动蛋白1等因子结合。当发生感染或有炎症因子刺激时，诱导型NOS1可产生大量的NO，导致平滑肌收缩、血管扩张、血浆渗出，以及嗜酸性粒细胞及巨噬细胞聚集，加重哮喘反应［26-27］。LUAN等［28］利用计算机分析和荧光素酶检测肺动脉平滑肌细胞，确定NOS1是miR-146a的靶基因，并通过基因干扰抑制miR-146a的表达，发现NOS1表达水平显著上调。这说明了miR-146a可降低NOS1在气道上皮细胞、肥大细胞等细胞中的表达，从而降低气道高反应性。

前体miR-146a的单核苷酸多态性影响成熟miR-146a的表达水平，与哮喘气道高反应存在相关性。LUAN等［28］对中国汉族138例接受气管插管麻醉后，出现气道高反应的哮喘患者肺组织进行PCR-RFLP、PCR、Western blot检测发现，成熟miR-146a CC基因型NOS1的表达水平明显低于GG组和GC组。实验结果证实在CC基因型患者中miR-146a调控的诱导型NOS1表达水平降低，NO产量同样下降。这表明miR-146a可作为哮喘治疗中抗气道高反应的潜在靶点。

3 结论

基于miR-146表达的改变是哮喘发生发展的重要分子基础，涉及到哮喘发生的慢性炎症、气道重塑及气道高反应性三大重要机制，其可作为一类理想的治疗靶点。本文前述了miR-146及其在哮喘发生发展中的功能化作用，包括miR-146负反馈TRL-NF-κB通路下调炎症表达、抑制NF-κB-EGFR信号通路减少支气管平滑肌增长和直接减少NOS1表达降低气道高反应性，因此miR-146具有治疗及改善哮喘症状的潜力。

但就目前研究而言，由于治疗费用高、耗时、安全性及有效性不明，miR-146的治疗尚未进入临床，并不能就此否定miR-146在体内外哮喘实验动物模型中显著的保护作用，进一步深入研究miR-146在哮喘的作用是有必要的，miR-146通过多条通路影响哮喘的炎症反应和气道重塑，各条通路之间是否可以相互影响？以及如何将miR-146应用于临床来实施对哮喘的治疗？所有这些问题的解决，还需大量的研究来进一步证实。

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